JP6644703B2 - トレーラーヒッチ配置制御システム - Google Patents

Description

本発明は、概して、第五輪カプラ安全制御システムに関し、特に、第五輪トレーラーヒッチの連結システムを制御し、かつヒッチの連結状態に関する状態情報を車両運転者に提供または伝えるシステムに関する。

本発明の一態様は、トレーラーヒッチアセンブリを監視しかつトレーラーのヒッチを収容するためのヒッチレシーバと、ヒッチレシーバ内にヒッチをロッキングするためのロッキング機構とを有する、トレーラーヒッチ配置制御システムを提供することである。このシステムは、ヒッチがトレーラーヒッチアセンブリに適切に連結されているかどうかを判断し、システムは、トレーラーヒッチアセンブリに対するトレーラーの位置を検知するトレーラーセンサーと、ロッキング機構の位置を検知するロックセンサーとを含む。このシステムは、さらに、トレーラーのブレーキアセンブリと流体連通する制御弁を含み、制御弁は、ブレーキアセンブリが係合位置にある閉鎖位置と、ブレーキアセンブリに加圧流体が供給され、かつブレーキアセンブリが係合解除位置にある開放位置との間で動作可能であり、およびブレーキアセンブリは、係合解除位置から係合位置の方へ正に付勢される。このシステムは、さらに、トレーラーセンサー、ロックセンサーおよび制御弁に結合された制御装置を含み、制御装置は、トレーラーヒッチアセンブリがヒッチに適切に連結されているかどうかを判断し、かつ、トレーラーヒッチアセンブリがヒッチに不適切に連結されていると、制御弁に対して制御信号を生成して、制御弁を開放位置から閉鎖位置へと作動させて、ブレーキアセンブリが係合位置に留まるようにする。

本発明の主目的は、満足のいく連結状態に到達するまで、被牽引車両のブレーキがロックされたままにすることを要求することによって、適切な連結状態に達しない限り、操作者が被牽引車両を動かさないようにする、トレーラーヒッチ配置制御システムを提供することである。本発明は、牽引車両と被牽引車両との間の誤ったまたは不適切な連結に関する事故に起因する、被牽引車両に対する損傷、牽引車両に対する損傷、および被牽引車両内に配置された製品に対する損傷を少なくするかまたはなくすことによって、全体的な作業コストを削減し、車両運転者に重要なフィードバック情報を提供し、かつ提案された使用のために特にうまく適合される。

本発明のこれらのおよび他の特徴、利点および目的は、以下の明細書、特許請求の範囲および添付図面を参照することによって、当業者によって、さらに理解および認識される。

連結状態にある、トラクター−トレーラーの組み合わせの側面図である。 非連結状態にある、図１のトラクター−トレーラーの組み合わせの側面図である。 第五輪ヒッチアセンブリの底面図である。 図３のヒッチアセンブリの側面図である。 図３に示すヒッチアセンブリの側面の部分断面図である。 本発明を供する第五輪カプラ安全制御システムの概略図である。

本明細書での説明のために、用語「上」、「下」、「右」、「左」、「後」、「前」、「垂直」、「水平」およびその派生語は、図１および図３における向きのように、本発明と関連する。しかしながら、本発明は、それとは反対であると明白に指定される場合を除き、種々の代替的な向きおよびステップシーケンスをとってもよいことが理解される。添付図面に示しかつ下記の明細書で説明する特定の装置およびプロセスは、特許請求の範囲で定義された発明の概念の例示的な実施形態であることも理解される。従って、本明細書に開示する実施形態に関する具体的な寸法および他の物理的特徴は、特許請求の範囲で明示的に別段の定めをした場合を除き、限定として考慮されるべきではない。

参照符号１０（図１および図２）は、全体的に、トラクター−トレーラーの組み合わせを指し、トラクター１２は牽引車両を表し、およびトレーラー１４は被牽引車両を表す。トラクター１２は、全体的に第五輪ヒッチアセンブリ１６で表されるトレーラーヒッチアセンブリを含む一方、トレーラー１４は、全体的にキングピン１８で表されるヒッチを含む。第五輪ヒッチアセンブリ１６は、トラクター１２のフレーム部材２２にしっかりと取り付けられたベース２０と、横軸上でベース２０に旋回可能に取り付けられた第五輪ヒッチプレート２４と、キングピン１８を適所にロッキングするロッキング機構２６とを含む。第五輪カプラ安全制御システムは、好ましくは、第五輪ヒッチアセンブリ１６に取り付けられた複数のセンサーと、概して、トラクター１２のキャブ３０の内部に取り付けられたダッシュボードディスプレイ２８によって示される、状態表示装置または視覚インターフェースとを含み、それにより、状態表示装置には、ケーブル３２によってセンサーが結合される。好ましくは、ヒッチアセンブリ１６に取り付けられたセンサーは、キングピンセンサー３４およびロックセンサー３６を含む。代わりに、トレーラープレート運動センサー３８などのトレーラー近接センサーも用いられ得る。図示の例では、センサー３４、３６、３８は、非接触誘導センサーを含むが、当分野で知られている他の好適なセンサーも用いられ得る。以下、ヒッチプレート運動センサー３８をヒッチプレート運動センサーとして説明するが、運動センサー３８は、センサー３８が依然としてトレーラー１４とヒッチアセンブリ１６との近さを検出する限り、他の箇所に取り付けることができる。

図３は、例示的な第五輪ヒッチプレート２４の底面図を示し、ヒッチプレート２４のフランジ４０にヒッチプレート運動センサー３８が取り付けられて、センサー３８の検知端部は、ヒッチプレート２４のピボットピン４２（図４）に垂直な方向で、外側に向いている。図４は、連結された水平位置Ａおよび非連結の静止位置Ｂ（破線）の状態でベース２０と組み合わせられた、側面側から見たヒッチプレート２４を示す。センサー３８の検知端部が配置されている箇所に近い位置においてシャーシ２２に金属板４４を取り付けることによって、ヒッチプレート２４が静止位置Ｂにあるとき、ヒッチプレート運動センサー３８は、傾斜した静止位置にヒッチプレートがあると判断する根拠として、金属板４４が存在することを検出する。トラクター１２が、トレーラー１４の下側へとバックされると、傾斜したヒッチプレートとトレーラー１４の一部分との間が接触する。この接触によって、ヒッチプレート２４を連結位置まで回転させる。その後、センサー３８が、金属板４４がないことを検出すると、ヒッチプレート２４がその静止位置から動かされていて、トレーラー１４がヒッチアセンブリ１６に近接しているとの結論が下され得る。センサー３８はまた、ヒッチプレート２４が水平連結位置にあるときに、金属を検出するように取り付けられ得ることに留意されたい。

キングピンセンサー３４は、その検知端部がヒッチプレート２４に形成されたスロート４６の近くにある状態で、ヒッチプレート２４に取り付けられ、そのスロート内に、トレーラーキングピン１８が位置決めされかつロックされる。図５は、スロート４６内に適切に配置されるときのキングピン１８の位置を、部分的に断面で示す上下逆の側面図を示す。構成されているように、キングピンセンサー３４は、キングピン１８の金属製の下フランジがスロート４６に配置されるときに、検出信号を出力する。

第五輪ヒッチアセンブリ１６は、さらに、ロッキング機構２６を含み、このロッキング機構は、圧縮バネによって付勢されて、トレーラーキングピンがスロート４６に入るやいなやトレーラーキングピン１８を自動的にロックインし、かつ固定する。図３に示す例では、ロックセンサー３６はヒッチプレート２４に取り付けられて、その検知端部が、ロック位置にあるときにロッキング機構２６の金属板４８がある位置の近くに位置決めされるようにする。このようにして、ロックセンサー３６は、ロッキング機構２６がロックされかつ固定された位置にあると検出する根拠として、金属板４８が存在することを検出する。図３には特定のロッキング機構を示すが、当業者には、本発明は、任意のタイプのロッキング機構と共に使用され得ること、およびロックセンサー３６は、係止顎５０、およびそれを作動する１つまたは複数のカム部材などの、図示のロッキング機構２６の他の構成要素の相対的位置を検知するように位置決めされ得ることが認識される。本発明は、他の構成を有するヒッチアセンブリに適用されてもよく、およびそれにより例示される第五輪ヒッチアセンブリおよび取り付け箇所に限定されるものではないことにも留意するべきである。

図６に概略的に示すように、本発明の第五輪カプラ安全制御システムは、キングピンセンサー３４とロックセンサー３６とを含む、第五輪センサーハーネスアセンブリ５２を含む。すぐ近くの例としては示していないが、センサーハーネスアセンブリ５２はまた、ヒッチプレート運動センサー３８を含み得る。さらに、Ｈｕｎｇｅｒｉｎｋら、米国特許第５，８６１，８０２号明細書、およびＳｃｈｕｔｔら、米国特許第６，４５２，４８５号明細書（それらの開示全体をそれぞれ本願明細書に援用する）に開示されているような方法で、制御システムは、センサーアレイおよび制御部を用いて、関連の構成要素を監視および制御し得る。センサーハーネスアセンブリ５２は、ケーブル３２によって制御装置または制御モジュール５４に結合される。制御装置５４は、センサー３４、３６からの読み取り値によって、第五輪ヒッチアセンブリ１６がキングピン１８に適切に連結されているかどうかを判断する。制御装置５４は、ケーブル５６によって、概略的に電磁弁５８によって示される制御弁に動作可能に結合され得る。制御弁５８は、トレーラー１４のパーキングまたは緊急ブレーキアセンブリ６０（図１および図６）と流体連通している。制御弁５８は、ブレーキアセンブリ６０が係合位置にありかつトレーラー１４を動かないようにする閉鎖位置と、ブレーキアセンブリ６０に空気などの加圧流体が供給され、かつブレーキアセンブリ６０が係合解除位置にあり、それにより、トレーラー１４を自由に動くことができるようにする開放位置との間で動作可能である。ブレーキアセンブリ６０は、当分野でよく知られている方法で、係合解除位置から係合位置の方へ、正に付勢される。本明細書では、パーキングまたは緊急ブレーキアセンブリに関連して説明したが、本発明の制御システムはまた、様々な構成の制動機構内で用いられてもよい。

動作中、操作者は、キングピン１８がヒッチプレート２４のスロート４６内に収容されるように、トレーラー１４に対してトラクター１２を位置決めする。その後、キングピン１８は、ロッキング機構２６によってヒッチプレート２４のスロート４６内にロックされ、キングピンセンサー３４は、キングピン１８がスロート２４内の適切な位置にあるかどうかを検知し、かつロックセンサー３６は、ロッキング機構２６がスロート４６内でキングピン１８を適切にロックしたかどうかを検知する。その後、操作者は、キャブ３０から出て、トラクター１２とトレーラー１４との間の流体連通または空気供給線を接続し、ブレーキアセンブリ６０の係合解除を可能にし得る。操作者はキャブ３０に戻り、その後、一般にトラクター１２に関連付けられる加圧流体源６２と制御弁５８との間で流体連通する操作者制御式バルブアセンブリ６１を作動させることによって、ブレーキアセンブリ６０を係合解除しようとしてもよい。同時に、キングピンセンサー３４およびロックセンサー３６からケーブル３２を経由して制御装置５４へ信号が送信される。制御装置が、第五輪ヒッチアセンブリ１６とキングピン１８との間に不適切な連結が生じたと判断する場合、制御装置５４によって制御信号が生成されて制御弁５８に通信され、制御弁５８を開放位置から閉鎖位置へと動かし、それにより、加圧流体が加圧流体源６２からトレーラー１４のブレーキアセンブリ６０へと動かないようにして、ブレーキアセンブリ６０が係合位置に留まり、かつトレーラー１４が動かないようにする。制御装置５４が、ヒッチアセンブリ１６とキングピン１８との間の適切な連結が達成されたと判断する場合、制御装置５４は、制御弁５８に対して制御信号を生成せず、および制御弁５８は開放したままであり、その結果、トレーラー１４のブレーキアセンブリ６０が係合解除位置に留まり、それにより、トレーラー１４を動くことができるようにする。

代わりに、システムは、ヒッチアセンブリ１６に対するヒッチ１８の連結状態を操作者へ通信するように適合されたインターフェースコンポーネント２７を含み得る。図示の例では、インターフェースコンポーネント２７は、視覚インターフェースまたはダッシュボードディスプレイ２８を含み、センシングアレイの状態の視覚フィードバックを車両運転者へ提供する。具体的には、ディスプレイ２８は、操作者に、ヒッチアセンブリ１６とキングピン１８との間の適切な連結が達成されており、およびトレーラー１４のブレーキアセンブリ６０が係合解除されたことを示すための「緑」信号；ヒッチアセンブリ１６とキングピン１８との間の適切な連結が達成されておらず、トレーラー１４のブレーキアセンブリ６０が係合位置に留まっていることを示すための「赤」信号；および、システム全体がいつでも連結できる条件にあり、および操作者が、トラクター１２をトレーラー１４に連結しようとしてもよいことを示すための「黄」信号などの視覚フィードバックを提供するように構成されてもよい。当然ながら、色分けされた信号は、テキスト、他の視覚的インジケータ、および／または音声信号によって置き換えられてもよい。

さらに別の実施形態では、システムは、ケーブル６６によって制御装置５４に動作可能に結合された手動オーバーライド入力部６４を含んでもよく、オーバーライド入力部６４は、操作者が、制御弁５８を閉鎖位置に留まらせる制御信号をオーバーライドできるようにする。このオーバーライド信号は、故障したセンサーアレイが、ヒッチアセンブリ１６とキングピン１８との間の適切な連結が達成されたときでもトレーラー１４のブレーキアセンブリ６０を係合位置に留まらせてしまうことに、対処するために必要とされ得る。図６では、オーバーライド入力部６４がトラクター１２のキャブ３０内に配置されているとして示されているが、オーバーライド入力部６４は、キャブ３０外の位置に配置されてもよく、それにより、操作者に、係合された制動条件をオーバーライドする前に、キャブ３０から出て、ヒッチアセンブリ１６とキングピン１８との間の連結状態の目視検査を促すことを求めることに留意されたい。

上記の説明では、当業者には、本明細書で開示する概念から逸脱せずに、本発明に修正を行い得ることが容易に認識される。そのような修正は、これらの特許請求の範囲がその文言によって明示的に別段の定めをした場合を除き、以下の特許請求の範囲に含まれるとみなされる。

Claims (18)

1. トレーラーのヒッチを収容するためのヒッチレシーバと、前記ヒッチレシーバ内に前記ヒッチをロッキングするためのロッキング機構とを有するトレーラーヒッチアセンブリを監視するトレーラーヒッチ配置制御システムであって、
   前記システムは、前記ヒッチが前記トレーラーヒッチアセンブリに適切に連結されているかを判断し、
   前記システムは、
   前記トレーラーヒッチアセンブリに対する前記ヒッチの位置を検知するヒッチセンサーと、
   前記ロッキング機構の位置を検知するロックセンサー；
   前記トレーラーのブレーキアセンブリと流体連通する制御弁であって、前記制御弁は、前記ブレーキアセンブリが係合位置にある閉鎖位置と、前記ブレーキアセンブリに加圧流体が供給されかつ前記ブレーキアセンブリが係合解除位置にある開放位置との間で動作可能であり、および前記ブレーキアセンブリは、前記係合解除位置から前記係合位置の方へ正に付勢される、制御弁と、
   前記ヒッチセンサー、前記ロックセンサー、および前記制御弁に結合された制御装置であって、この制御装置は、前記トレーラーヒッチアセンブリが前記ヒッチに適切に連結されているかどうか判断し、かつ、前記トレーラーヒッチアセンブリが前記ヒッチに不適切に連結されていると、前記制御弁に対して制御信号を生成して、前記制御弁を前記開放位置から前記閉鎖位置に作動させて、前記ブレーキアセンブリが前記係合位置に留まるようにする、制御装置と、
   前記制御装置に結合され、かつ操作者が前記制御弁を前記閉鎖位置から前記開放位置へ作動させることができるように適合された手動オーバーライド入力部と、を含む、システム。
2. 前記ヒッチレシーバが、スロートを有する第五輪ヒッチプレートを含み、
   前記ヒッチはキングピンを含み、
   前記ヒッチセンサーは、前記第五輪ヒッチプレートの前記スロートに対する前記キングピンの位置を検知するように適合されている、請求項１に記載のトレーラーヒッチ配置制御システム。
3. 前記ロックセンサーが、ロッキング部材、および前記ロッキング部材に動作可能に結合されたカムの少なくとも一方の位置を検知するように適合されている、請求項２に記載のトレーラーヒッチ配置制御システム。
4. さらに、
   前記ヒッチアセンブリに対する前記ヒッチの連結状態を操作者に通信するように適合された、前記制御装置に結合されたインターフェースコンポーネント
   を含む、請求項３に記載のトレーラーヒッチ配置制御システム。
5. 前記インターフェースコンポーネントが、前記操作者に前記連結状態を表示するように適合された視覚インターフェースを含む、請求項４に記載のトレーラーヒッチ配置制御システム。
6. 前記視覚インターフェースがダッシュボードディスプレイを含む、請求項５に記載のトレーラーヒッチ配置制御システム。
7. 前記手動オーバーライド入力部は、前記操作者に表示された前記連結状態に関わらず、前記操作者が前記制御弁を前記閉鎖位置から前記開放位置へ作動させることができるように適合された、請求項４に記載のトレーラーヒッチ配置制御システム。
8. 前記インターフェースコンポーネントが牽引車両のキャブの内部に配置され、
   前記手動オーバーライド入力部が前記キャブの外部に配置されている、請求項７に記載のトレーラーヒッチ配置制御システム。
9. 前記制御弁が電磁弁を含む、請求項８に記載のトレーラーヒッチ配置制御システム。
10. 前記ブレーキアセンブリがパーキングブレーキアセンブリを含む、請求項９に記載のトレーラーヒッチ配置制御システム。
11. 前記ロックセンサーが、ロッキング部材、および前記ロッキング部材に動作可能に結合されたカムの少なくとも一方の位置を検知するように適合されている、請求項１に記載のトレーラーヒッチ配置制御システム。
12. さらに、
    前記ヒッチアセンブリに対する前記ヒッチの連結状態を操作者に通信するように適合された、前記制御装置に結合されたインターフェースコンポーネント
    を含む、請求項１に記載のトレーラーヒッチ配置制御システム。
13. 前記インターフェースコンポーネントが、前記操作者に前記連結状態を表示するように適合された視覚インターフェースを含む、請求項１２に記載のトレーラーヒッチ配置制御システム。
14. 前記視覚インターフェースがダッシュボードディスプレイを含む、請求項１３に記載のトレーラーヒッチ配置制御システム。
15. 前記制御弁が電磁弁を含む、請求項１に記載のトレーラーヒッチ配置制御システム。
16. 前記手動オーバーライド入力部は、前記操作者に表示された前記連結状態に関わらず、前記操作者が前記制御弁を前記閉鎖位置から前記開放位置へ作動させることができるように適合された、請求項１に記載のトレーラーヒッチ配置制御システム。
17. 前記インターフェースコンポーネントが牽引車両のキャブの内部に配置され、
    前記手動オーバーライド入力部が前記キャブの外部に配置される、請求項１６に記載のトレーラーヒッチ配置制御システム。
18. 前記ブレーキアセンブリがパーキングブレーキアセンブリを含む、請求項１に記載のトレーラーヒッチ配置制御システム。

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